基于改进半不变量法的概率潮流特性分析

针对风光发电等分布式电源具有随机性、间歇性和相关性的问题,提出了一种改进半不变量法概率潮流计算方法,来处理风光场之间复杂的尾部相关性,并提高计算效率。首先,建立了随机变量的概率模型、风光出力模型以及风光联合分布模型;其次,考虑风光场之间的出力相关性,提出了一种基于Rosenblatt变换的改进半不变量法概率潮流计算方法,大大提高了潮流计算效率;最后,对接入风电场和光伏场的等效的IEEE34节点系统进行了仿真测试,并与基于场景削减的蒙特卡罗法概率潮流计算方法进行了对比,验证了所提方法在配电网潮流特性分析中的有效性和准确性。

计及输入变量相关性的半不变量法概率潮流计算

概率潮流(probabilistic load flow,PLF)计算是电力系统稳态运行分析的重要工具。传统半不变量法概率潮流(PLF based on cumulant method,PLF-CM)要求各输入变量相互独立,这使其不能直接应用于输入变量具有相关性的场合。针对这一情况,提出一种基于Cholesky分解的计及输入变量相关性的PLF-CM计算方法。同时,为解决一些输入变量的半不变量难以被常规数值方法求解的问题,提出基于蒙特卡罗抽样的方法,该方法利用输入变量的样本计算其半不变量。对改进的IEEE 14节点系统进行仿真计算,结果验证了所提方法的有效性、准确性和实用性。在此基础上利用所提方法分析了风速相关性对系统运行特性的影响。结果表明系统运行特性受风速相关性影响较大。

基于TPNT和半不变量法的考虑输入量相关性概率潮流算法

电力系统的不同输入量之间具有相关性,会影响概率潮流计算的准确性。提出基于三阶多项式正态变换方法处理随机变量相关性,结合半不变量与Gram-Charlier级数展开的概率潮流算法。该方法能够将相关非正态的多维随机变量变换到正态不相关的变量空间,得到相关系数矩阵处理相关输入量,然后进行概率潮流计算,得到节点状态变量和支路潮流功率的潮流计算结果和概率分布曲线。对含多个风速分布相关风电场的IEEE14节点系统进行分析计算,结果验证了该方法的有效性和准确性。

基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算

新能源发电的兴起加剧了电力系统运行中的不确定性和关联性,传统潮流计算方法无法适应新环境下电网分析和评估的要求。提出一种可考虑输入变量相关性的基于拉丁超立方采样技术的半不变量法随机潮流计算方法。该算法综合了模拟法精度高、适用性广和半不变量法计算速度快的优点,采用分段线性化潮流模型减小截断误差,并通过Cholesky分解解决了半不变量法只能处理独立变量的难题。对IEEE 30和IEEE 118节点系统的测试验证了所提方法的准确性、快速性和实用性。

计及多机平衡策略的半不变量法在线概率潮流

为提高半不变量概率潮流算法的实用性,提出了一种多机平衡概率潮流计算方法。在传统半不变量概率潮流算法的基础上,该方法通过修正待求变量对节点注入功率的灵敏度矩阵,实现了计及系统常规调频特性及常规能源与间歇式能源互补策略对系统潮流分布的影响。算例分析部分通过IEEE标准节点系统与实际省级电网模型的仿真分析验证了所提算法的准确性与实用性。

不同级数展开的半不变量法概率潮流计算比较分析

半不变量法概率潮流能快速求出系统状态变量的分布。该方法在系统基准运行点进行线性化,波动性强的风电和光伏发电的大规模并网会增强系统功率的波动强度,而且不同级数展开适用于不同的变量分布类型。以含风电/光伏发电的电力系统为分析对象,以蒙特卡罗法计算结果为参考值,以输出随机变量累积分布的方差和的根均值为评价指标,比较分析了各种输入随机变量和不同级数展开下半不变量法概率潮流计算结果的准确性,并阐述了其误差产生机理。

基于半不变量法的随机潮流误差分析

随机潮流可以给出在考虑各种不确定因素下系统状态的概率分布信息,但基于半不变量法计算随机潮流时为求得所需结果不得不采取近似和假设。深入分析了随机潮流计算各环节的假设条件及其可能引起的误差。为使随机潮流模型更符合实际,文中提出了如何处理节点功率相关性、故障列表和调度策略等问题;此外比较了2种求随机变量分布的方法,阐述了它们的特点及其误差;最后分析了系统规模对计算误差的影响。文中以IEEERTS24节点系统为算例,以蒙特卡罗法的结果为基准,在误差分析的每一部分均给出了相应的数值结果。

基于半不变量和Gram-Charlier级数展开法的随机潮流算法

随着新能源规模的日益扩大,新能源电站的出力往往呈现较强的相关性,在传统的随机潮流算法中对强相关性随机变量考虑较少。综合考虑风电出力的随机波动、负荷的变化、发电机的强迫停运及线路的故障等各种不确定情况,根据节点电压和支路潮流的期望值及灵敏度矩阵,计算了负荷及常规发电机、风电机组出力、各节点注入功率的各阶半不变量,由Gram-Charlier级数展开求得概率密度函数和概率分布函数。IEEE-30节点测试表明:该算法能反映大规模新能源接入下系统的不确定性,将求取随机变量和的概率密度函数的卷积运算简化为半不变量的代数运算,极大地缩短了计算时间,并具有良好的收敛性。

基于蒙特卡罗抽样半不变量法的微电网随机潮流计算

为了提高微电网随机潮流计算的精度,提出了将蒙特卡罗抽样和半不变量法相结合的方法。首先建立了微电网随机潮流的线性化模型,然后运用蒙特卡罗抽样法和常规数值法计算随机变量的各阶半不变量,进而计算节点状态变量和支路潮流的半不变量,并运用Gram-Charlier级数将其展开,最终得到半不变量的概率分布。将该方法与蒙特卡罗模拟法比较,算例表明该方法具有较高的准确性和快速性,可为电力调度提供可靠依据。

基于改进LHS的半不变量法概率潮流计算

为提高概率潮流算法的精度和效率,提出一种将半不变量法和改进的拉丁超立方采样技术相结合的方法。首先,提出改进的非参数核密度估计算法,并用其建立光伏输出功率概率模型。其次,为改善各阶半不变量的计算精度和效率,根据输入随机变量的分布情况的不同,分别采用不同方法计算随机变量的各阶半不变量,并结合Gram-Charlier级数展开法求得状态变量和支路潮流的概率分布。最后,将所提概率潮流算法与蒙特卡罗模拟法比较,并通过IEEE-34节点系统验证所提方法的准确性、快速性和有效性。

基于半不变量及最大熵的概率谐波潮流算法

针对电力系统中谐波分布的不确定性,提出了一种结合半不变量、线性化谐波潮流方程以及最大熵模型的概率谐波潮流算法。首先,根据谐波电流的样本获取高阶矩和半不变量等数字特征,根据电网基础数据构建谐波潮流方程并在基准运行点处线性化,计算谐波电压数字特征,进而建立最大熵模型拟合其概率分布。所提方法具有计算量小、编程简单、结果客观准确等优点。最后,使用所提方法在4节点系统上与卷积法比较,以及在IEEE 57节点系统上与蒙特卡洛法比较,均验证了该方法的有效性。

奇异值分解结合均匀设计采样的半不变量法概率潮流计算

在样本形成过程中半不变量法概率潮流(PLF-CM)计算可能遇到输入变量相关系数矩阵非正定的情况,此时常用的Cholesky分解不再适用。提出一种奇异值分解(SVD)结合均匀设计采样(UDS)的PLF-CM计算方法。通过SVD和UDS结合Nataf变换得到考虑相关性的随机变量样本,借助这些样本计算常规数值方法难以求解的部分输入变量的半不变量,利用SVD处理输入变量的协方差矩阵以准确计算输出变量的半不变量,采用Cornish-Fisher级数展开求得输出变量的概率分布。以改造后的IEEE 14节点测试系统为算例,验证了所提方法的快速性、有效性及对高渗透率新能源发电的适应性。

结合M-Copula理论与半不变量的随机潮流方法

随着光伏等可再生能源越来越多地并入电力系统,电力系统运行的随机性问题越来越突出。传统的确定性潮流将无法准确描述电力系统的实际运行状态,而随机潮流能充分考虑电力系统的各种随机波动,从而为电力系统的规划和运行提供指导。然而,新能源出力由于自然条件的时空关联性存在复杂的非线性相关性;为处理该非线性相关性,提出了一种基于M-Copula理论的半不变量随机潮流计算方法,将Copula理论与半不变量法结合起来,同时选择多个Copula函数模型来充分描述变量之间的复杂相关性。该方法既考虑了电力系统输入变量之间广泛存在的非线性相关性,又充分利用了半不变量法计算速度较快的优点,从而实现随机潮流的快速准确计算。以修改的IEEE 14系统为例,与蒙特卡洛方法进行的对比,仿真验证了所提方法的快速性与准确性。

计及光伏出力相关性的改进半不变量法概率潮流计算方法

光伏发电的快速发展加剧了电力系统运行的相关性和不确定性.针对光伏发电中假设光伏出力服从Beta分布的局限性,提出三次样条函数通过有限矩对光伏出力进行重构,并应用改进的Nataf变换结合拉丁超立方采样技术得到计及相关性的光伏出力样本,通过分段线性化降低光伏出力波动性引起的误差,结合Cholesky分解求取输出量的半不变量,最后应用Cornish-Fisher级数求取输出变量的概率密度函数.该算法既计及光伏出力的相关性,同时也降低了传统半不变量法单点线性化引起的误差,与蒙特卡洛法(MCSM)相比,大大缩短了运算时间.对IEEE34节点系统以及甘肃省会宁县某地区实际电网的测试验证了所提方法的准确性和实用性.

基于改进K-means聚类技术与半不变量法的电–气综合能源系统运行风险评估方法

实现综合能源系统多能源优化管理和运行控制需要快速准确量化评估系统的运行风险。针对电力系统和天然气系统耦合形成的电–气互联综合能源系统,该文提出基于改进K-means聚类技术与半不变量法的综合能源系统运行风险评估方法。在分析电–气互联综合能源系统运行特性的基础上,选取支路功率、节点电压、系统频率和节点气压为系统运行风险指标。引入灵敏度修正系数对K-means算法进行改进,消除不同变量的数值尺度差异,并使得聚类结果中具有较大灵敏度的输入随机变量样本具有较小的波动范围。在此基础上,应用半不变量法快速计算电–气综合能源系统状态变量概率分布,进而求解出系统运行风险。算例结果表明:提出的综合能源系统运行风险评估量化计算方法能够有效提升运行风险指标的计算精度和计算效率,满足在线风险评估的要求。

基于半不变量法的随机潮流计算模型及方法

提出了一种线性化随机潮流的计算模型,在牛顿-拉夫逊法的基础上,利用半不变量法对随机变量进行卷积运算,并运用Gram-Charlier级数展开式计算随机变量的分布,得到节点电压概率密度函数.通过节点电压概率分析为运行分析提供指导,以及对IEEE-14节点系统进行计算,验证了所提模型和方法的有效性.

基于半不变量法概率潮流的光伏配电网风险评估

为了高效准确实现光伏配电网越限风险评估,引入自适应核密度估计法拟合实际的光照强度序列,建立光伏电站出力特性概率分布模型。采用Cornish-Fisher级数结合半不变量法实现对光伏配电网的概率潮流计算,通过蒙特卡罗法验证半不变量概率潮流计算的准确性,建立电压越限风险指标和支路潮流越限风险指标实现对光伏配电网评估。通过Matlab仿真验证算法对光伏配电网系统风险评估的准确性和高效性。

基于Copula理论和高斯混合近似的半不变量研究

随着光伏可再生能源越来越多地并入电力系统,传统的确定性潮流无法准确描述电力系统的实际运行状态。为此,提出了一种将半不变量法、Copula理论和高斯混合逼近法相结合的概率潮流分析方法。该方法克服了现有的级数展开法无法逼近多峰概率分布的缺点,考虑了输入总线功率的高斯型、非高斯型和离散型概率分布的混合,在不使用任何级数展开方法的情况下,精确地得到了与这些相关输入的多模母线电压和线路功率流的概率分布。同时,考虑了多输入相关性,在IEEE14和IEEE57节点系统中验证了该方法的性能。实验结果表明,该方法精确地建立了期望随机变量的多模态分布,与Gram-Charlier法相比,运行时间降低了76%。

基于GMM及多点线性半不变量法的电-热互联综合能源系统概率潮流分析

提出了一种计及相关性的基于高斯混合模型(GMM)的多点线性半不变量法电-热互联综合能源系统概率潮流(PPF)计算方法。构建了电-热互联综合能源系统潮流模型,采用GMM建立电-热互联综合能源系统源荷不确定模型,针对其输出变量的不确定性提出了基于半不变量法的电-热互联综合能源系统PPF计算方法,定量计算出相关输出状态变量的概率密度函数。由于电-热互联综合能源系统中存在非线性问题导致线性化误差增大,采用多点线性的方法来克服这一难题。并且所提PPF方法进一步考虑了电-热负荷之间的相关性。最后,采用Cornish-Fisher级数展开拟合状态变量概率分布,在改进的巴厘岛电-热互联综合能源系统算例中验证了所提方法的快速性、准确性和实用性。

含分布式电源和电动汽车的城市电网半不变量故障分析方法

故障分析是城市电网保护配置的基础,现有方法大多基于某一运行点,并未计及分布式电源出力与电动汽车放电的随机性。基于此,提出一种含分布式电源和电动汽车的城市电网半不变量故障分析方法。该方法在建立分布式电源与电动汽车随机出力模型的基础上,将已知出力的概率分布转化为半不变量,通过线性化后的PQ控制策略下故障计算模型,得到功率与电压电流之间的关系,进而计算得到故障电压、短路电流的半不变量,然后利用Gram-Charlier级数展开得到故障电压、短路电流的概率分布。最后,基于改进的IEEE 33节点算例模型对所提方法进行验证,证明该方法的准确性与有效性。该方法适用于考虑分布式电源出力与电动汽车放电随机性的城市电网故障分析,可为保护装置整定值的选择提供依据。